基于PIC單片機控制的公路熱熔涂料標線自動劃線機的研究

摘 要：目前，在公路熱熔涂料標線劃線機市場上，主要有智能型自動劃線機和手推式劃線機兩種。智能型自動劃線機主要依靠進口，技術(shù)先進，但結(jié)構(gòu)龐大，價格昂貴（大約20-30萬美元）；手推式劃線機結(jié)構(gòu)簡單、價格較低（大約3-5萬元人民幣），但操作繁瑣、勞動強度高，道路施工劃線質(zhì)量受操作人員技術(shù)水平制約。針對以上問題，本文設計了一種價格較低、操作簡單的基于PIC單片機控制的手推式公路熱熔涂料標線自動劃線機。

關(guān)鍵詞：熱熔涂料；自動劃線機；PIC單片機

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.028

0 緒論

熱熔型道路劃線機是隨著熱熔型涂料的發(fā)展而逐漸發(fā)展提高起來的，用來涂刷熱熔型反光涂料，具有涂料與路面粘結(jié)力強、定向反光效果好、耐磨、抗老化、干燥迅速、流動性好等優(yōu)點，但此種結(jié)構(gòu)材料對所使用的劃線機技術(shù)要求高。施工需要有數(shù)臺設備分別完成從熔料到劃線各個環(huán)節(jié)。智能型自動劃線機主要依靠進口，技術(shù)先進，但結(jié)構(gòu)龐大，價格昂貴，難以大面積推廣；手推式劃線機結(jié)構(gòu)簡單、價格較低，但操作繁瑣、工人勞動強度高，難以鋪設均勻間隔線，至今尚無理想的國產(chǎn)機型。針對以上問題，本文設計了一種價格較低、操作簡單的基于PIC單片機控制的手推式公路熱熔涂料標線自動劃線機。它具有涂料加熱、涂料溫度顯示、自動出料控制功能。

本文主要討論了它機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的軟硬件設計。

1 機械部分結(jié)構(gòu)及工作原理

基于PIC 單片機控制的熱熔涂料標線自動劃線機工作時，溫度檢測裝置先檢測熔釜內(nèi)熱熔融的涂料溫度，將檢測到的溫度與設定的溫度進行比較，加熱系統(tǒng)控制模塊根據(jù)比較的結(jié)果控制加熱系統(tǒng)的啟停，對涂料進行加熱或保溫，顯示模塊顯示溫度檢測模塊檢測到的實時溫度，當檢測溫度達到預設溫度后，熱熔涂料經(jīng)料斗過濾，攪拌葉片攪拌均勻，由電磁閥控制料門自動打開出料開始劃線，同時后部的玻璃珠儲箱開關(guān)也開始撒玻璃珠，劃線機在移動過程中，熱涂料緩緩流入料斗后涂敷在路面上，同時玻璃珠通過撒珠箱落在涂料層中，含有玻璃珠的涂料層冷卻后形成反光型熱熔涂料標線。其原理示意圖如圖1所示。

該劃線機主要由前后車輪、機架、攪拌桶、劃線斗、玻璃珠斗、撒播器、電動機及單片機等組成。該機型結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量可靠，操作簡便。該機的熔料釜采用耐熱不銹鋼制造，機身配有溫度檢測控制裝置。涂料斗通過調(diào)整杠桿的高度來實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)涂膜厚度。涂料斗與地接觸的落地刀采用耐磨硬質(zhì)合金制造，使其具有很好的耐久性；玻璃珠的撒布采用齒條軸隨劃線車的前進而聯(lián)動的定量進料裝置，當劃線機進行劃線時，定量輥灑下與所涂面積相當?shù)牟Ａе椋也Ａе槿霾佳b置備有離合裝置，可方便地離合，控制撒布裝置的動作狀態(tài)。

2 道路劃線車控制系統(tǒng)總體設計

道路劃線車控制系統(tǒng)總體設計包括硬件和軟件兩部分，主要有設定模塊，溫度檢測模塊，加熱系統(tǒng)控制模塊，自動出料控制模塊和顯示模塊五個部分。硬件部分主要介紹單片機和其它外圍硬件電路的聯(lián)系，軟件部分包括控制系統(tǒng)主程序設計。

2.1 控制系統(tǒng)硬件設計

根據(jù)道路劃線車控制系統(tǒng)功能需要，其硬件電路包括單片機復位和時鐘電路，溫度儀，加熱器件，電機控制電路、顯示電路。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。

單片機選用作為控制主機。PIC16F676是MICROCHIP公司的一款14引腳封裝雙列直插式結(jié)構(gòu)的中檔單片機，它體積小，功耗低，指令少，抗干擾性好，可靠性高，具有較強的模擬接口，代碼保密性好。在一些小型應用中，比傳統(tǒng)的C51單片機更加靈活。

溫度控制器采用歐姆龍E5CSZ溫度控制器。它是一種精確的溫度檢測控制器，可以對溫度進行數(shù)字量化控制。采用熱電偶作為溫度檢測元件，它的原理是把熱電偶設計到相應電路中，熱電偶隨溫度變化而改變，就會產(chǎn)生相應的電壓電流改變，再通過微控制器對改變的電壓電流進行檢測、量化顯示出來，并做相應的控制。數(shù)字溫度控制器具有精確度高、靈敏度好、直觀、操作方便等特點。

電磁閥選用高粘度法蘭電磁閥。當線圈通電時，先導閥芯吸合，先導孔打開，閥上腔卸壓，活塞靠下腔介質(zhì)壓力推動，電磁閥打開出料。當線圈斷電時，先導閥芯靠彈簧復位，先導孔關(guān)閉，閥上腔由活塞節(jié)流孔增壓和復位彈簧的推力，電磁閥關(guān)閉。

根據(jù)PIC16F676的端口功能和控制系統(tǒng)的需求情況，對單片機的端口進行分配，分配情況如表1。

2.2 道路劃線車控制系統(tǒng)軟件設計

道路劃線車控制系統(tǒng)的主程序主要完成單片機的初始化涂料溫度檢測、料斗自動出料和涂料溫度顯示功能。其程序流程圖如圖3所示。

3 總結(jié)

基于PIC單片機控制的公路熱熔涂料標線自動劃線機它不同于以往的劃線機，通過單片機的控制，將自動化和低成本統(tǒng)一起來，實現(xiàn)劃線設備的升級，大大降低了操作人員的勞動強度。該新產(chǎn)品具有廣闊的市場空間。本文設計的道路劃線車控制系統(tǒng)基本可以滿足設計的要求，但是它在抗干擾方面還需要進一步改善。

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作者簡介：趙立燕（1981-），女，工學學士，講師，主要從事電子信息、自動控制等方面的教學工作。